JP3250343B2 - 周波数発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、フロッピィ
ディスクドライブ等で使用されるスピンドルモータに適
用して好適な周波数発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロッピィディスクドライブ等の光ディ
スクドライブで使用されるスピンドルモータにおいて
は、そのスピンドルモータの回転数を制御するために、
サーボ制御が採用されている。

【０００３】このサーボ制御の際には、スピンドルモー
タの回転数を検出して速度検出信号を作成する必要が有
り、通常、スピンドルモータの回転軸上に同軸的に取り
付けられた周波数発電機により速度検出信号が発生され
るようになっている。

【０００４】光ディスクドライブ用の周波数発電機とし
ては、薄型であることが望ましく、そのため、プリント
配線基板上に回転数（速度）検出用のパターン、言い換
えれば、周波数発電用パターンが形成されるようになっ
ている。

【０００５】図２は、プリント配線基板１上に従来の技
術（実開昭61-81780号公報）による周波数発電用パター
ン１２が形成されたモータ２０の構成を示している。

【０００６】図２において、プリント配線基板１の中央
部には支持台２を介して固定子鉄心３が取り付けられて
いる。この固定子鉄心３には固定子巻線４が装着されて
いる。

【０００７】また、プリント配線基板１には、固定子鉄
心３より見て軸心部に円形の孔が明けられており、ここ
にハウジング６が通されると共に、ベアリング７を介し
てシャフト８が回転自在に支持されている。

【０００８】さらに、シャフト８には、フランジ部を有
する円筒形状のロータ９が取り付けられている。このロ
ータ９の内側には、駆動用磁石１０が周方向に配され、
フランジ部には、多極に着磁された速度検出用磁石とし
ての周波数発電用磁石１１が配されている。

【０００９】図３は、ロータ９に駆動用磁石１０及び周
波数発電用磁石１１が取り付けられた状態の構成、すな
わち、移動子２１の構成を示している。

【００１０】図４は、周波数発電用磁石１１に対向する
位置に形成された周波数発電用パターン１２を有するプ
リント配線基板１の平面構成を示している。

【００１１】この周波数発電用パターン１２は、直列接
続された繰り返し方形波状の周波数発電用パターンが円
周状に形成されたものであり、他への接続部１３，１４
を有している。

【００１２】接続部１３，１４は、端子１５，１６を通
じてトランジスタ・抵抗器等から構成される速度検出ア
ンプ１７（図２参照）に接続される。

【００１３】図５及び図６は、それぞれ、ロータ９のフ
ランジ部に設けられた速度検出用磁石としての周波数発
電用磁石１１とプリント配線基板１に形成された周波数
発電用パターン１２との部分断面構成及び平面構成を示
している。

【００１４】図５及び図６から分かるように、周波数発
電用磁石１１と周波数発電用パターン１２とは、磁石の
１極（磁極Ｎ又は磁極Ｓ）について１個の方形波状のパ
ターンが形成され、ロータ９の回転により、磁極Ｎ，Ｓ
によって形成される磁束φと周波数発電用パターン１２
とが鎖交する。この場合、方形波状のパターンの総数を
ｎ、方形波状のパターン１個に発生する電圧をｅとする
と、図４中の端子１５，１６間には、数１に示す交流電
圧出力Ｅ１が発生する。

【００１５】

【数１】Ｅ１＝ｅ×ｎ

【００１６】図７は、交流電圧出力Ｅ１の波形を示して
いる。すなわち、磁石の１極当たりの中心角度をθ１
（図６をも参照）としたとき、周波数発電用パターン１
２の端子１５，１６間にはロータ９の回転に応じた略正
弦波状の交流電圧出力Ｅ１が発生する。

【００１７】図８は、この交流電圧出力Ｅ１が供給され
て、その交流電圧出力Ｅ１を増幅した後、一定の閾値で
比較することにより、不平衡の繰り返し方形波電圧出力
Ｅ０を端子１８に出力する速度検出（ＦＧ：周波数発電
機）アンプ１７を有する回路の構成を示している。この
方形波電圧出力Ｅ０が速度サーボ制御に利用される。

【００１８】図８例のような応用を考えた場合等におい
て、交流電圧出力Ｅ１の振幅レベルが大きいほど、この
交流電圧出力Ｅ１が供給される速度検出アンプ１７以降
の信号処理回路の電気的設計が容易であり、消費電力も
少なくすることができる。また、交流電圧出力Ｅ１の信
号振幅レベルが大きいほどＳ／Ｎも良くなる。

【００１９】上記実開昭61-81780号公報には、周波数発
電用パターン１２から得られる交流電圧出力Ｅ１の信号
振幅レベルを大きくするための技術も公表されている。

【００２０】図９は、その技術による周波数発電用パタ
ーン１２Ａの構成例を示している。この図９において、
切欠部Ｂが設けられたプリント配線基板１Ａ上に、外側
パターン２１と内側パターン２２とを有する、いわゆる
２重構造の周波数発電用パターン１２Ａが形成されてい
る。なお、以下の説明において、周波数発電用パターン
２１，２２ともいう。また、プリント配線基板１Ａには
切欠部Ｂが設けられているがこれは、プリント配線基板
１Ａの小型化を目的として設けられたものであり、上記
の従来の技術では、基本的には、小型になった場合で
も、同等の信号振幅レベルが得られるように２重構造の
周波数発電用パターン２１，２２にしている。

【００２１】周波数発電用パターン２１，２２は、相互
接続部２３を通じて直列接続され、接続部１３Ａ，１４
Ａに接続された端子１５Ａ，１６Ａ間に速度検出用の交
流電圧出力Ｅ３が発生するようになっている。

【００２２】図１０は、周波数発電用パターン２１，２
２の一部と図３に示した周波数発電用磁石１１との関係
を示すものであり、１つの磁極について方形波状のパタ
ーンが２個形成されていることが分かる。

【００２３】ここで、方形波状のパターンが円周方向に
ｍ個形成され、１極当たりの誘起電圧をｅとすると、周
波数発電用パターン１９，２０の両端には、それぞれ、
数２及び数３に示す交流電圧出力Ｅ３１，Ｅ３２が発生
する。

【００２４】

【数２】Ｅ３１＝ｅ×ｍ

【００２５】

【数３】Ｅ３２＝ｅ×ｍ

【００２６】したがって、端子１５Ａ，１６Ａ間にはこ
れらを合成した交流電圧出力（以下、必要に応じて合成
交流電圧出力ともいう。）Ｅ３が現れる。

【００２７】図１１は、これら交流電圧出力Ｅ３，Ｅ３
１，Ｅ３２の信号振幅レベルＥ及び位相θの関係を示し
たものである。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】この図１１から分かる
ように、合成交流電圧出力Ｅ３の振幅レベルＥを大きく
するためには、交流電圧出力Ｅ３１と交流電圧出力Ｅ３
２との位相差θ２ができるだけ小さいほうが望ましい。
そのためには、周波数発電用パターン２１と周波数発電
用パターン２２とをできるだけ近づける必要がある。

【００２９】図１２は、近づけて作成した周波数発電用
パターン２１と周波数発電用パターン２２の一部拡大構
成を示している。

【００３０】この図１２例では、周波数発電用パターン
２１，２２のパターン幅（線幅）はｗａであり、その間
の間隔もｗａになっている。具体的にパターン幅ｗａ＝
０．２（ｍｍ）になっている。また、角度θ１はθ１＝
３゜になっている。

【００３１】しかしながら、図１２に示すように、２つ
の周波数発電用パターン２１，２２を近づけて作成した
場合、例えば、同図中、点線の円２３で囲った部分のよ
うに、周波数発電用パターン２１，２２のうち、パター
ンの折り曲げ部の角の部分で、エッチングの際における
エッチングむらが発生して断線が発生し易くなるという
問題を本願発明者等が見いだした。このため、周波数発
電用パターン２１，２２のパターンの線幅を細くするに
は限度があった。結局、交流電圧出力の信号振幅レベル
をそれほどには大きくできない。

【００３２】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、パターンの折り曲げ部の角の部分で、
エッチングの際にける断線の発生を起こり難くすること
を可能とする周波数発電機を提供することを目的とす
る。

【００３３】また、この発明は、交流電圧出力の振幅レ
ベルを比較的に大きくすることを可能とする周波数発電
機を提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】この発明は、例えば、図
１に示すように、繰り返し波状のｎ（ｎ≧２）重の周波
数発電用パターン４０（４１，４２）が円周状に形成さ
れたプリント配線基板１Ｂを有し、繰り返し方形波状の
ｎ重の周波数発電用パターン４０のうち、円周方向Ｐの
パターン４１Ｐ，４２Ｐのパターン幅ｗｐを半径方向ｒ
のパターン４１Ｒ，４２Ｒのパターン幅ｗｒよりも太く
形成したものである。なお、繰り返し波状としては繰り
返し方形波状等が挙げられる。

【００３５】また、この発明は、隣合う半径方向のパタ
ーン４１Ｒ，４２Ｒの間隔ｄｒを隣合う円周方向のパタ
ーン４１Ｐ，４２Ｐの間隔ｄｐよりも狭くしたものであ
る。

【００３６】さらに、この発明は、ｎを２としたもので
ある。

【作用】この発明によれば、繰り返し波状、例えば、繰
り返し方形波状のｎ（ｎは２以上の整数）重の周波数発
電用パターン４０のうち、発電に寄与しない円周方向の
パターン４１Ｐ，４２Ｐのパターン幅ｗｐを発電に寄与
する半径方向のパターン４１Ｒ，４２Ｒのパターン幅ｗ
ｒよりも太く形成している。このため、パターンの折り
曲げ部の角の部分でパターンをエッチングする際のエッ
チングむら等を原因として発生するパターンの断線が起
こり難くなる。

【００３７】また、この発明によれば、隣合う半径方向
のパターン４１Ｒ，４２Ｒの間隔ｄｒを隣合う円周方向
のパターン４１Ｐ，４２Ｐの間隔ｄｐよりも狭くしてい
る。このため、交流出力電圧の振幅を大きくできる。

【００３８】

【実施例】以下、この発明周波数発電機の一実施例につ
いて図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図
面において、上記の図２〜図１２に示したものに対応す
るものには同一の符号を付けている。また、周波数発電
用パターン以外の構成は、それら図２〜図１２に示した
ものと同一であり、繁雑さを避けるためにそれらの図面
をも参照して説明する。

【００３９】図１Ａは、この実施例による周波数発電機
のうち、プリント配線基板１Ｂ上に作成された速度検出
用パターンとしての繰り返し方形波状の２重の周波数発
電用パターン４０の全体的な構成を示している。プリン
ト配線基板１Ｂとしては、例えば、銅箔厚み３５（μ
ｍ）の紙フェノール基板を使用する。

【００４０】図１Ａにおいて、周波数発電用パターン４
０の直径Ｄは約６５（ｍｍ）であり、１つの方形波の高
さｈは、約５ｍｍである。

【００４１】図１Ｂは、図１Ａ例の周波数発電用パター
ン４０の構成のうち、一部の詳細な構成を示している。
なお、周波数発電機は、図３に示したロータ９に取り付
けられた駆動用磁石１０、周波数発電用磁石１１を有す
る移動子２１及び図１Ａ例に示す周波数発電用パターン
４０を有するプリント配線基板１Ｂとから構成される。

【００４２】この図１例では、直列に接続された繰り返
し方形波状の２重の周波数発電用パターン４１，４２が
プリント配線基板１Ｂ上に円周状に形成されている。

【００４３】この場合、図１Ｂに示すように、個々の周
波数発電用パターン４１，４２のそれぞれは、円周方向
Ｐに延びるパターン（以下、円周方向のパターンとい
う）４１Ｐ，４２Ｐと半径方向Ｒに延びるパターン（以
下、半径方向のパターンという）４１Ｒ，４２Ｒとを備
えていると見ることができる。

【００４４】そして、周波数発電用パターン４１，４２
のうち、円周方向のパターン４１Ｐ，４２Ｐのパターン
幅（線幅）ｗｐを半径方向パターン４１Ｒ，４２Ｒのパ
ターン幅ｗｒよりも太く形成している。例えば、具体的
に、パターン幅ｗｐとしてはｗｐ＝０．３ｍｍにし、パ
ターン幅ｗｒとしては、ｗｒ＝０．２ｍｍにしている。

【００４５】また、隣合う半径方向のパターン４１Ｒ，
４２Ｒのパターン間隔ｄｒを，隣合う円周方向のパター
ン４１Ｒ，４２Ｒのパターン間隔ｄｐよりも狭くしてい
る。具体的には、ｄｒ＝０．２ｍｍ、ｄｐ＝０．３ｍｍ
にしている。

【００４６】このように図１例によれば、繰り返し方形
波状の２重の周波数発電用パターン４１，４２のうち、
発電に寄与しない円周方向のパターン（移動子２１の周
波数発電用磁石１１の移動方向に平行なパターン）４１
Ｐ，４２Ｐのパターン幅ｗｐを発電に寄与する半径方向
のパターン（移動子２１の周波数発電用磁石１１の移動
方向に垂直なパターン）４１Ｒ，４２Ｒのパターン幅ｗ
ｒよりも太く形成している。

【００４７】このため、パターンをエッチングして形成
する際のエッチングむら等を原因として、パターンの角
２３（図１２参照）に発生するパターンの断線が起こり
難くなる。

【００４８】また、図１例によれば、隣合う半径方向パ
ターン４１Ｒ，４２Ｒのパターン間隔ｄｒを，隣合う円
周方向のパターン４１Ｒ，４２Ｒのパターン間隔ｄｐよ
りも狭くしている。このため、発電に寄与する半径方向
パターン４１Ｒ，４２の間の間隔ｄｐを近づけた状態に
保持することが可能となり、位相差θ２（図１１も参
照）が小さくなって、合成交流電圧出力Ｅ３（図１１参
照）が大きくでき、かつ、エッチングの際のパターンの
断線が起こり難くなる。なお、パターン間隔ｄｒとパタ
ーン間隔ｄｐを例えばｄｒ＝ｄｐ＝０．２ｍｍにする
等、同じ間隔にしてもよい。

【００４９】さらに、発電に寄与しない円周方向のパタ
ーン４１Ｐ，４２Ｐのパターン幅ｗｐを比較的に太くし
ているので、周波数発電用パターン４０全体としての直
流抵抗分が小さくなり、その直流抵抗分による電圧降下
（損失）を軽減することができるので、この点からも接
続部１３Ｂ，１４Ｂに接続される端子１６Ａ，１６Ｂ間
に発生する合成交流電圧出力Ｅ３を大きくすることがで
きるという効果も得られる。

【００５０】さらにまた、結果として、合成交流電圧出
力Ｅ３の振幅レベルを大きくすることが可能になるの
で、この合成交流電圧出力Ｅ３が供給される速度検出ア
ンプ１７（図８参照）以降の信号処理回路の電気的設計
が容易であり、消費電力も少なくすることができる。ま
た、合成交流電圧出力Ｅ３の信号振幅レベルが大きいほ
どＳ／Ｎも良くなる。結局、この図１例の構成による周
波数発電機によって速度が制御されるモータの速度（回
転）むらを少なくすることができるという派生的な効果
が得られる。

【００５１】なお、図１例では、図１０に示したよう
に、１つの磁極に対して２個の方形波状のパターンを形
成したものについて説明しているが、そのパターン数は
３個以上でもよい。また、パターンの形状は、方形波状
に限らず、台形波状、三角波状であってもよく波状であ
ればよい。

【００５２】また、この発明は上記の実施例に限らずこ
の発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得る
ことはもちろんである。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、繰り返し波状、例えば、繰り返し方形波状のｎ（ｎ
は２以上の整数）重の周波数発電用パターンのうち、発
電に寄与しない円周方向のパターンのパターン幅を発電
に寄与する半径方向のパターンのパターン幅よりも太く
形成している。このため、パターンをエッチングする際
のエッチングむら等を原因として発生するパターンの断
線が起こり難くなるという効果が達成される。

【００５４】また、この発明によれば、円周方向の隣合
うパターンの間隔を半径方向の隣合うパターンの間隔よ
りも狭くしている。このため、交流出力電圧の振幅を大
きくできるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは、この実施例による周波数発電機を構成す
る周波数発電用パターンの例の全体的構成を示す平面図
である。Ｂは、図１Ａ例の周波数発電パターンの一部の
構成を示す拡大図である。

【図２】周波数発電機が組み込まれたモータの構成を示
す断面図である。

【図３】周波数発電機を構成する移動子の構成を示す斜
視図である。

【図４】従来の技術による周波数発電用パターンが形成
されたプリント配線基板の構成を示す平面図である。

【図５】ロータのフランジ部に設けられた周波数発電用
磁石とプリント配線基板に形成された周波数発電用パタ
ーンとの相対位置関係を示す部分断面図である。

【図６】図５に略対応する部分平面図である。

【図７】図２（図５）中の周波数発電機から得られる交
流電圧出力の波形を示す波形図である。

【図８】交流電圧出力が供給されて不平衡の繰り返し方
形波電圧出力を出力する速度検出アンプを有する回路の
構成を示すブロック図である。

【図９】一般的に２重繰り返し方形波状の周波数発電パ
ターンが形成されたプリント配線基板の平面構成を示す
平面図である。

【図１０】２重繰り返し方形波状の周波数発電パターン
と回転磁石との対応関係を示す平面図である。

【図１１】図１０例の周波数発電機で発生される交流電
圧出力の波形を示す波形図である。

【図１２】従来の技術に係る周波数発電パターンの一部
の構成を示す拡大図である。

【符号の説明】

４０，４１，４２ 周波数発電用パターン ４１Ｐ，４２Ｐ 円周方向のパターン ４１Ｒ，４２Ｒ 半径方向のパターン ｄｒ 隣合う半径方向のパターンのパターン間隔 ｄｐ 隣合う円周方向のパターンのパターン間隔 ｗｐ 円周方向のパターンのパターン幅 ｗｒ 半径方向のパターンのパターン幅

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/14 H02K 21/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繰り返し波状のｎ（ｎ≧２）重の周波数
   発電用パターンが円周状に形成されたプリント配線基板
   を有し、 上記繰り返し波状のｎ重の周波数発電用パターンのう
   ち、円周方向のパターンのパターン幅を半径方向のパタ
   ーンのパターン幅よりも太く形成したことを特徴とする
   周波数発電機。
2. 【請求項２】 隣合う上記半径方向のパターンの間隔を
   隣合う上記円周方向のパターンの間隔よりも狭くしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の周波数発電機。
3. 【請求項３】 上記繰り返し波状が繰り返し方形波状で
   あることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の周波
   数発電機。
4. 【請求項４】 上記ｎを２としたことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の周波数発電機。